DE2605678C2 - Process for the preparation of formylated phenoxy compounds - Google Patents
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Description
(CHJ.(CHJ.
R-OR-O
entspricht,is equivalent to,
worin R eine Hydrocarbylgruppe mit I bis 20 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alky!-, Cycloalkyl-, Aryl- und Aralkyl-Gruppen, die mit einem oder mehreren Substituenten substituiert sein können, welche gegenüber der Oxidationsreaktion inert sind und η für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht, das Reaktionslösungsmittel wenigstens eines ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe aus niederen Fettsäuren mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und Anhydriden derselben, die durch Halogen substituiert sein können, wobei das Reaktionslösungsmittel in einem molaren Verhältnis von 03 bis 18 in Bezug auf die methylierte Phenoxyverbindung verwendet wird, und der Katalysator aus wenigstens einem in dem Lösungsmittel löslichen Salz eines Metalles besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kobalt, Mangan, Chrom und Nickel, der im Falle des Kobalts in einem molaren Verhältnis von 0,0001 bis 1.0 und im Falle des Mangans, Chroms oder Nickels in einem molaren Verhältnis von 0,0005 bis 0,5 in Bezug auf das Reaktionslösungsmittel, jedoch gleichzeitig in einem molaren Verhältnis von 0,001 bis 03 in Bezug auf die methylierte Phenoxyverbindung vorliegt, und die Oxidationsreaktion bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 2500C und einem Druck von 136 bis 98 bar durchgeführt wird, wobei die Methylgruppe der methyiierten Phenoxyverbindung selektiv in eine Formylgruppe umgewandelt wird.wherein R denotes a hydrocarbyl group with 1 to 20 carbon atoms, which is selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl and aralkyl groups which can be substituted with one or more substituents which are inert to the oxidation reaction and η is an integer from 1 to 5, the reaction solvent is at least one selected from the group consisting of lower fatty acids having 2 to 8 carbon atoms and anhydrides thereof, which may be substituted by halogen, the reaction solvent in a molar ratio of 03-18 is used in relation to the methylated phenoxy compound, and the catalyst consists of at least one solvent-soluble salt of a metal selected from the group consisting of cobalt, manganese, chromium and nickel, which in the case of cobalt is in a molar ratio of 0.0001 to 1.0 and in the case of manganese, chromium or nickel in a mo lar ratio of 0.0005 to 0.5 with respect to the reaction solvent, but at the same time in a molar ratio of 0.001 to 03 with respect to the methylated phenoxy compound, and the oxidation reaction at a temperature in the range from 100 to 250 0 C and one Pressure of 136 to 98 bar is carried out, the methyl group of the methylated phenoxy compound being selectively converted into a formyl group.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von formylierten Phenoxyverbindungen, welches die Oxidation einer methyiierten Phenoxyverbindung in flüssiger Phase unter Erhitzen mit unter Druck stehendem sauerstoffhaltigem Gas mit Hilfe eines Katalysators in Anwesenheit eines Reaktionslösüngsmittels umfaßt.The present invention relates to a method for Production of formylated phenoxy compounds, which is the oxidation of a methylated phenoxy compound in the liquid phase with heating with pressurized oxygen-containing gas with the aid a catalyst in the presence of a reaction solvent includes.
Sie geht dabei aus Von dem Stände der Technik, wie er aus der DE-OS 20 25 741 resultiert,It is based on the state of the art, such as it results from DE-OS 20 25 741,
Formylierte Phenoxyverbindungen sind als Parfüm, für Medikamente und als Ausgangsmaterialien für andere Feinchemikalien brauchbar,Formylated phenoxy compounds are used as perfumes, for medicines and as starting materials for other fine chemicals can be used,
Es ist allgemein bekannt, daß, wenn eine methylierte aromatische Verbindung mit molekularem Sauerstoff in Anwesenheit eines Redox-Katalysators oxidiert wird, die Methylgruppe der aromatischen Verbindung durchIt is well known that when a methylated aromatic compound is present with molecular oxygen in Presence of a redox catalyst is oxidized by the methyl group of the aromatic compound
5 Oxidation über eine Formylgruppe in eine Carboxylgruppe umgewandelt wird. Bei diesem Oxidationsprozeß ist jedoch die Oxidationsgeschwindigkeit der Formylgruppe in die Carboxylgruppe viel höher als die Oxidationsgeschwindigkeit der Methylgruppe in die5 Oxidation is converted into a carboxyl group via a formyl group. In this oxidation process however, the rate of oxidation of the formyl group to the carboxyl group is much higher than that Rate of oxidation of the methyl group in the
ίο Formylgruppe. Daher ist die Erzeugung von Formyl-(Aldehyd-) Verbindungen mit einer guten Ausbeute aufgrund dieses Oxidationsprozesses äußerst schwierig. Aus diesem Grund wurde auch bisher noch kein industriell durchführbares Verfahren zur Herstellung von formylierten aromatischen Verbindungen mit einer guten Ausbeute durch Oxidation methylierter aromatischer Verbindungen mit molekularem Sauerstoff vorgeschlagen. ίο formyl group. Therefore, the generation of formyl (aldehyde) Compounds with a good yield are extremely difficult due to this oxidation process. For this reason, there has not yet been an industrially feasible method of manufacture of formylated aromatic compounds with a good yield by oxidation of methylated aromatic compounds Molecular oxygen compounds have been proposed.
Aus der DE-AS 19 53 258 ist weiterhin die Oxidation von p-Methoxytoluol mit einem höherwertigen Metallsalz, das als Oxidationsmittel dient und dabei in den Riedrigerv/ertigen Zustand überführt wird, bekannt. Ein solches Verfahren, bei dem das Metallsalz zumindest in äquimolarer Menge verwendet wird, ist indessen unwirtschaftlich.From DE-AS 19 53 258 the oxidation of p-methoxytoluene with a higher valued metal salt, which serves as an oxidizing agent and is thereby converted into the reduced state. A however, such a method in which the metal salt is used in at least an equimolar amount is uneconomical.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung
von formylierten Phenoxyverbindungen zu schaffen, bei dem methylierte Phenoxyverbindungen in flüssiger
Phase unter Erhitzung mit unter Druck stehendem sauerstoffhaltigem Gas oxidiert werden, um die
formylierter Phenoxyverbindungen selektiv herzustellen.
Als ein Ergebnis vieler Untersuchungen, die zur Entwicklung eines Verfahrens zur Oxidation von
methyiierten aromatischen Verbindungen mit molekularem Sauerstoff zwecks Umwandlung der Methylgruppe
in eine Formylgruppe durchgeführt wurden, ist gefunden worden, daß dann, wenn methylierte Benzolverbindüngen,
in die eine Alkoxy- oder Aryloxy-Gruppe eingeführt worden ist, mit unter Druck stehendem
Sauerstoff unter speziellen Reaktionsbedingungen oxidiert werden, die Methylgruppe der Benzolverbindungen
selektiv zur Formylgruppe oxidiert wird, wobei aromatische Aldehyde mit guter Ausbeute geliefert
werden.It is therefore an object of the present invention to provide an economical process for the production of formylated phenoxy compounds, in which methylated phenoxy compounds are oxidized in the liquid phase while heating with pressurized oxygen-containing gas in order to produce the formylated phenoxy compounds selectively.
As a result of much research conducted to develop a method of oxidizing methylated aromatic compounds with molecular oxygen to convert the methyl group to a formyl group, it has been found that when methylated benzene compounds are converted to an alkoxy or aryloxy group has been introduced, are oxidized with pressurized oxygen under special reaction conditions, the methyl group of the benzene compounds is selectively oxidized to the formyl group, whereby aromatic aldehydes are provided in good yield.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit ein Ve'fahren zur Herstellung von formylierten Phenoxyverbindungen geschaffen, welches die Oxidation einer methyiierten Phenoxyverbindung in flüssiger Phase unter Erhitzen mit unter Druck stehendem sauerstoffbaltigem Gas mit Hilfe eines Katalysators in Anwesenheit eines Reaktionslösungsmittels umfaßt, und das dabei dadurch gekennzeichnet ist, daß die methylierte Phenoxyverbindung der nachfolgenden allgemeinen FormelAccording to the present invention there is thus a process for the preparation of formylated phenoxy compounds created, which is the oxidation of a methylated phenoxy compound in the liquid phase under heating with pressurized oxygen-containing gas with the aid of a catalyst in the presence comprises a reaction solvent, and which is characterized in that the methylated Phenoxy compound represented by the general formula below
(CH,)„(CH,) "
R-O-R-O-
entspricht, worin R eine Hydrocarbylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bezeichnet, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl·, Cycloalkyl*, Aryl- und Aralkyi-Grüppen, die mit einem oder mehrerencorresponds to where R is a hydrocarbyl group of 1 to 20 Denotes carbon atoms selected from the group consisting of alkyl ·, cycloalkyl *, aryl and Aralkyi groups with one or more
Substituenten substituiert sein können, welche gegenüber der Oxidationsreaktion inert sind und π für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht, das Reaktionslösungsmittel wenigstens eines ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe aus niederen Fettsäuren mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und Anhydriden derselben, die durch Halogen substituiert sein können, wobei das Reaktionslösungsmittel in einem molaren Verhältnis von 0,3 bis 18 in Bezug auf die methylierte Phenoxyverbindung verwendet wird, und der Katalysator aus wenigstens einem in dem Lösungsmittel löslichen Salz eines Metalles besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Kobalt, Mangan, Chrom und Nickel, der im Falle des Kobalts in einem molaren Verhältnis von 0,0001 bis 1,0 und im Falle des Mangans, Chroms oder Nickels in einem molaren Verhältnis von 0,0005 bis 0,5 in Bezug auf das Reaktionslösungsmittel, jedoch gleichzeitig in einem molaren Verhältnis von 0,001 bis 0,5 in Bezug auf die methylierte Phenoxyverbindung vorliegt, und die Oxidationsreaktion bei einer Temperatur im Bereich von 100 b'- 2500C und einem Druck von 1,96 bis 98 bar durchgeführc wird, wobei die Methylgruppe der methylierten Phenoxyverbindung selektiv in eine Formylgruppe umgewandelt wird.Substituents which are inert to the oxidation reaction and π is an integer from 1 to 5, the reaction solvent is at least one selected from the group consisting of lower fatty acids having 2 to 8 carbon atoms and anhydrides thereof, which are replaced by halogen may be substituted, wherein the reaction solvent is used in a molar ratio of 0.3 to 18 with respect to the methylated phenoxy compound, and the catalyst consists of at least one salt of a metal which is soluble in the solvent, which is selected from the group consisting of Cobalt, manganese, chromium and nickel, which in the case of cobalt in a molar ratio of 0.0001 to 1.0 and in the case of manganese, chromium or nickel in a molar ratio of 0.0005 to 0.5 with respect to the Reaction solvent, but at the same time present in a molar ratio of 0.001 to 0.5 with respect to the methylated phenoxy compound t, and wherein the methyl group of the methylated phenoxy compound is selectively converted into a formyl group, the oxidation reaction is durchgeführc at a temperature in the range of 100 b '250 0 C and a pressure from 1.96 to 98 bar.
Bei der vorliegenden Erfindung arbeitet die niedere Fettsäure und/oder das Anhydrid derselben sowohl als Reaktionsbeschleuniger als auch als Reaktionslösungsmittel. Bevorzugte Beispiele für die niedere Fettsäure sind Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersäure und Isobuttersäure. Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung sind besonders bevorzugte Reaktionslösungsmittel Essigsäure und Essigsäure-Anhydrid. Halogenierte niedere Fettsäuren, d. h. niedere Fettsäuren, die durch Halogen wie z. B. Chlor oder Brom substituiert sind, sind ebenfalls in die Kategorie der niederen Fettsäuren eingeschlos: ;n, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind. Jedoch ist die Verwendung derartiger halogenierter niederer Fettsäuren wegen ihrer Kosten und der Schwierigkeit ihrer Handhabung weniger empfehlenswert. Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Reaktionslösungsmittel, das für herkömmliche Oxidationsreaktionen brauchbar ist. zusätzlich zu der niederen Fettsäure oder einem Anhydrid derselben verwendet werden. Bevorzugte Beispiele für ein derartiges Reaktionslösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe wie z. B. Benzol und Toluol und die entsprechenden halogenierten Derivate. Außerdem kann irgendein beliebiges organisches Lösungsmittel verwendet werden, wenn es nur inert gegen die Oxidationsreaktion ist. Das organische Lösungsmittel, das gegen die Oxidationsreaktion inert ist und einen Teil des Reaktionslösungsmittels ersetzen kann, wird in einer Menge von höchstens 80 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Reaktionslösungsmittel, verwendetIn the present invention, the lower fatty acid and / or anhydride thereof both function as Reaction accelerator as well as reaction solvent. Preferred examples of the lower fatty acid are acetic acid, propionic acid, n-butyric acid and isobutyric acid. In the practical implementation of the In the present invention, particularly preferred reaction solvents are acetic acid and acetic anhydride. Halogenated lower fatty acids, d. H. lower fatty acids, which are replaced by halogen such. B. chlorine or Bromine substituted are also included in the category of lower fatty acids:; n, those for the present invention are useful. However, there is no use of such halogenated lower fatty acids less recommendable because of their cost and difficulty in handling. With the present In the invention can be a reaction solvent useful for conventional oxidation reactions. in addition to the lower fatty acid or an anhydride thereof can be used. Preferred Examples of such a reaction solvent are aromatic hydrocarbons such as. B. benzene and Toluene and the corresponding halogenated derivatives. Any organic Solvents can be used if it is only inert to the oxidation reaction. The organic one Solvent which is inert to the oxidation reaction and which will replace part of the reaction solvent can, is in an amount of at most 80 wt .-%, based on the total reaction solvent, used
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Katalysator ist ein lösliches Salz bzw. sind mehrere lösliche Salze von Metallen, die aus der Gruppe, bestehend aus Kobalt, Mangan, Chrom und Nickel, ausgewählt sind. In dem Reaktionslösungsmittei erzeugt ein solches Metallsalz das betreffende Metall-Ion, das dann mit der niederen Fettsäure oder einem Anhydrid derselben koordiniert wird und als ein wirksamer Katalysator zum Synthetisieren von Aldehyden wirkt-Bei der vorliegenden Erfindung kann irgendein beliebiges lösliches Salz der Metalle Verwendet werden, wenn es nur in dem Lösungsmittel löslich ist und in der Lage ist, in der Reaktionsflüssigkeit das entsprechende Metall-Ion zu erzeugen, das die niedere Fettsäure oder ein Anhydrid derselben als Liganden enthält Zum Beispiel werden in der vorliegenden Erfindung bevorzugt Naphthenate, Acetylacetonate und Salze niederer Fettsäuren der obengenannten Metalle verwendet Besonders bevorzugte Katalysatoren sind Acetate von diesen Metallen.The catalyst used in the present invention is one or more soluble salts soluble salts of metals selected from the group consisting of cobalt, manganese, chromium and nickel, are selected. In the reaction solvent, such a metal salt generates the metal ion concerned, the then is coordinated with the lower fatty acid or an anhydride thereof and as an effective one Catalyst for synthesizing aldehydes works-In the present invention, any any soluble salt of the metals can be used if it is only soluble in the solvent and in the Is capable of the corresponding in the reaction liquid To produce metal ion, which contains the lower fatty acid or an anhydride of the same as ligand For example, in the present invention, naphthenates, acetylacetonates and salts are preferably lower Fatty acids of the metals mentioned above are used. Particularly preferred catalysts are acetates of these metals.
Das Reaktionsvermögen und die Selektivität des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Katalysators ίο variiert merklich mit der Art des Metall-Ions. Ein sowohl bezüglich der Aktivität als auch der Selektivität hervorragender Metallzusatz ist Kobalt, und die katalytische Wirksamkeit nimmt in der folgenden Reihenfolge ab: Mangan, Nickel und Chrom. Bei dem Metall-Ion ist die Beziehung zwischen Aktivität und Selektivität noch unklar, aber üblicherweise wird die Selektivität des Katalysators höher, wenn seine Aktivität größer wird. Demzufolge wird das Ausmaß der anwendbaren Reaktionsbedingungen breiter, wenn die Aktivität des Katalysators höher wird.The reactivity and selectivity of the catalyst used in the present invention ίο varies noticeably with the type of metal ion. One in terms of both activity and selectivity excellent metal additive is cobalt, and the catalytic effectiveness decreases in the following Order from: manganese, nickel and chromium. In the case of the metal ion, the relationship between activity and Selectivity still unclear, but usually the selectivity of the catalyst will be higher when its Activity increases. Accordingly, the scope of the applicable reaction conditions becomes wider when the activity of the catalyst becomes higher.
Die Menge von wenigstens einer niederen Fettsäure und/oder wenigstens einem Anhydrid derselben, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, variiert beträchtlich mit der Art des verwendeten Katalysators und etwas mit der Art der niederen FeMsäure selbst. Üblicherweise wird jedoch der Zusatz der niederen Fettsäure in einer Menge entsprechend 0,3 bis 18, vorzugsweise 7 bis Ii molarem Verhältnis zu der Ausgangsverbindung verwendet. Im Falle, daß das niedere Fettsäure-Anhydrid verwendet wird, wird sein molares Verhältnis auf der Basis der Fettsäure umgerechnet. Praktisch beträgt daher der molare Anteil des niederen Fettsäure-Anhydrids '/2 von dem nominalen molaren Anteil, der für Fettsäure berechnet worden ist. Wenn die Menge dieses verwendeten Reaktionslösungsmittels zu klein ist. werden sowohl die Oxidationsrate des Ausga-igsmaterials als auch die Selektionsrate zum Aldehyd gesenkt, und im Extremfall wird die Reaktion selbst unter den gewählten Reaktionsbedingungen nicht mehr fortschreiten. Wenn mdererseits die Menge an verwendetem Reaktionslösungsmittel zu hoch ist, wird keine Verringerung in der Selektionsrate bezüglich der Aldehyde beobachtet, jedoch wird die Konzentration des Ausgangsmaterials verringert, so daß die Reaktionsrate verringert wird und die Wirksamkeit pro Einheitsvolumen schlecht wird. Daher ist die Verwendung einer übermäßig großen Menge an Reaktionslösungsmittel nicht zu empfehlen.The amount of at least one lower fatty acid and / or at least one anhydride thereof used in the present invention varies considerably with the kind of the catalyst used and somewhat with the kind of the lower fatty acid itself. Usually, however, the addition of the lower fatty acid in used in an amount corresponding to 0.3 to 18, preferably 7 to Ii molar ratio to the starting compound. In the case that the lower fatty acid anhydride is used, its molar ratio is converted on the basis of the fatty acid. In practice, therefore, the molar fraction of the lower fatty acid anhydride is 1/2 of the nominal molar fraction calculated for fatty acid. When the amount of this reaction solvent used is too small. Both the oxidation rate of the starting material and the selection rate for the aldehyde are lowered, and in extreme cases the reaction will no longer proceed even under the selected reaction conditions. On the other hand, if the amount of the reaction solvent used is too large, no decrease in the selection rate for aldehydes is observed, but the concentration of the starting material is decreased, so that the reaction rate is decreased and the efficiency per unit volume becomes poor. Therefore, the use of an excessively large amount of the reaction solvent is not recommended.
Die Menge des Metallsalzes variiert beträchtlich mit der Art des verwendeten Metalles und etwas mit anderen Reaktionsbedingungen. Im Falle des Kobaltsalzes beträgt seine Menge z.B. etwa 0,0001 bis 1,0 im molaren Verhältnis zum Lösungsmittel. Es wird jedoch die Zugabe einer relativ großen Menge der niederen Fettsäure und Zugabe des Kobaltsalzes in einer Menge von 0,005 bis 0,1 im molaren Verhältnis zu dem Lösungsmittel empfohlen, um das Aldehyd speziell in einer besseren Ausbeute zu erhalten. Wenn ein Salz von Mangan, Nickel oder Chrom als Katalysator verwendet wird, gestattet eine Zugabe des Metallsalzes in einer Menge nur entspr. 0,0001 molarem Verhältnis zu dem Lösungsmittel die Bildung des gewünschten Aldehyds. In dem Falle jedoch ist die Ausbeute an dem Aldehyd bemerkenswert niedrig im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von Kobaltsalz. Somit ist die Zugäbe dieser Metallsalze in einer Menge entsprechend 0,0005 bis 0,5 vorzugsweise 0,01 bis 0,05 molarem Verhältnis zu dem Lösungsmittel wünschenswert, um Aldehyde mitThe amount of the metal salt varies considerably with the kind of metal used and somewhat with other reaction conditions. In the case of the cobalt salt, its amount is, for example, about 0.0001 to 1.0 µm molar ratio to the solvent. However, there will be the addition of a relatively large amount of the lower Fatty acid and addition of the cobalt salt in an amount of 0.005 to 0.1 in molar ratio to that Solvent recommended in order to obtain the aldehyde especially in a better yield. When a salt of Manganese, nickel or chromium is used as a catalyst, allows an addition of the metal salt in one The amount only corresponds to the 0.0001 molar ratio to the solvent for the formation of the desired aldehyde. In that case, however, the yield of the aldehyde is remarkably low as compared with the case of FIG Use of cobalt salt. Thus the additions these metal salts in an amount corresponding to 0.0005 to 0.5, preferably 0.01 to 0.05 molar ratio the solvent desirable to use aldehydes
einer guten Ausbeute zu synthetisieren. Wenn die Menge des verwendeten Katalysators zu klein ist, werden sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Selektivität verringert. In Abwesenheit des Katalysators schreitet die Reaktion nicht langer fort Andererseits wird die Reaktion nicht gestört, wenn der Katalysator im Überschuß zugegeben wird. Wenn jedoch die Reaktion in einem homogenen System verläuft, ist die Zugabe einer überschüssig großen Menge des Katalysators bis zu einem solchen Grad, daß der Katalysator ungelöst in der Reaktionsflüssigkeit verbleibt, ohne Bedeutung. Das Vorhandensein einer größeren Menge an unlöslichen Bestandteilen in dem Reaktionssystem führt eher zu einem negativen Effekt, der darin besteht, daD die Fließfähigkeit der Reaktionsflüssigkeit verringert wird.to synthesize in a good yield. If the amount of catalyst used is too small, both the reaction rate and the selectivity are reduced. In the absence of the catalyst the reaction does not proceed any longer On the other hand, the reaction is not disturbed if the Catalyst is added in excess. However, if the reaction takes place in a homogeneous system proceeds, the addition of an excessively large amount of the catalyst to such a degree that the catalyst remains undissolved in the reaction liquid, irrelevant. The presence of a larger amount of insoluble matter in the reaction system is more likely to lead to a negative effect, which consists in the fluidity of the reaction liquid is decreased.
Die optimale Reaktionstemperatur und der optimale Partialdruck des Sauerstoffs variiert in Übereinstimmung mit den Reaktionsbedingungen wie z. B. Art und Menge des Katalysators und des Lösungsmittels und der Art des verwendeten Ausgangsmaterials. In einem chargenweise arbeitenden Reaktionssystem werden eine Reaktionstemperatur innerhalb ei es Bereiches von 100 bis 2300C, vorzugsweise 120 bis 1900C, und ein Partialdruck des Sauerstoffs innerhalb eines Bereichs « von 2 bis 100 bar, vorzugsweise 10 bis 70 bar bevorzugt, um die Ausbeute an Aldehyden zufriedenstellend zu vergrößern. Im Falle eines kontinuierlich arbeitenden Reaktionssystems wird die optimale Reaktionstemperatur etwas erhöht auf einen Bereich von 100 bis 250'C, vorzugsweise 130 bis 220° C. Sogar in dem Fall, daß ein Partialdruck von Sauerstoff von nur 2 bis 10 bar verwendet wird, können Aldehyde mit einer hoiien Seiektivitätsrate durch geeignete Steuerung der anderen Reaktionsbedingungen erhalten werden. Die Reaktionstemperatur und der Partikaidruck von Sauerstoff variieren in Abhängigkeit von anderen Reaktionsbedingungen und sind nicht notwendigerweise auf die oben angegebenen Bereiche begrenzt. Wenn ein lösliches Salz von Mangan, Nickel oder Chrom, das eine -to geringe e katalytische Aktivität als Kobaltsalze besitzt, als Katalysator verwendet wird, muß die Reaktionstemperatur auf einen Bereich erhöht werden, der etwas höher liegt als der Bereich, der im Falle der Verwendung eines Kobaltsalzes gewählt wird.The optimum reaction temperature and the optimum partial pressure of oxygen vary in accordance with the reaction conditions such as. B. Type and amount of catalyst and solvent and the type of starting material used. In a batch reaction system, a reaction temperature within a range from 100 to 230 ° C., preferably 120 to 190 ° C., and a partial pressure of the oxygen within a range from 2 to 100 bar, preferably 10 to 70 bar, are preferred Satisfactory increase in the yield of aldehydes. In the case of a continuously operating reaction system, the optimum reaction temperature is increased somewhat to a range from 100 to 250.degree. C., preferably 130 to 220.degree. C. Even in the event that a partial pressure of oxygen of only 2 to 10 bar is used, aldehydes can be used with a high selectivity rate can be obtained by appropriately controlling the other reaction conditions. The reaction temperature and the particle pressure of oxygen vary depending on other reaction conditions and are not necessarily limited to the ranges given above. When a soluble salt of manganese, nickel or chromium, which is too low in catalytic activity than cobalt salts, is used as the catalyst, the reaction temperature must be raised to a range slightly higher than that in the case of use a cobalt salt is chosen.
Zusätzlich zu Sauerstoff selbst können verschiedene sauertioffhaltige Gase wie z. B. Luft und eine Mischung ans Luft und Sauerstoff als Oxidationsmittel bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jedoch ist die Verwendung von Sauerstoff in Anbetracht der Tatsache geeignet. -4aß die Reaktion wünschenswerterweise bei einem relativ hohen Partialdruck von Sauer itoff durchgeführt wird.In addition to oxygen itself, various oxygen-containing gases such as B. air and a mixture of air and oxygen can be used as the oxidizing agent in the present invention. However, the use of oxygen is appropriate in view of the fact. - 4 ate the reaction is desirably carried out at a relatively high partial pressure of Sauer itoff.
Das Oxidationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird auf Synthese von aromatischen Aldehy- 'Λ den von mono- oder polymethylierten Phenoxyverbindungen angewendet. Die für das Verfahren der vorliegenden I rfindung verwendeten Ausgangsmaterialien werden durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:The oxidation process according to the present invention is applied to synthesis of aromatic aldehydes' Λ of the mono- or polymethylated phenoxy. The starting materials used for the process of the present invention are represented by the following general formula:
(CHj)n (CHj) n
6565
wobei R eine Hydrocarbylgruppe ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- und Aralkyl-Gruppen, ausgewählt ist, die durch einen oder mehrere gegen die Oxidationsreaktion inerte Substituenten bubstiuiert sein kann, und η ist eine ganze Zahl von 1 bis 5.where R is a hydrocarbyl group selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl and aralkyl groups, which may be substituted by one or more substituents inert to the oxidation reaction, and η is an integer of 1 to 5.
Die Hydrocarbylgruppe R besitzt 1 bis 20 Kohlenstoffatome in ihrem Molekül. Beispiele für die Hydrocarbylgruppe sind Alkylgruppen wie z. B. Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Hexyl-, n-Octyl- und Isooctjl-Gruppen; Cycloalkylgruppen wie z.B. Cyclohexyl-, Cyclooctyl-, Methylcyclohexyl- und Äthylcyclohexyl-Gruppen; Arylgruppen wie z. B. Phenyl-, ToIyI-, XyIyI-, Äthylphenyl-, n-Propylphenyl-, Isopropylphenyl-, Butylphenyl- und Naphthyl-Gruppen und Aralkylgruppen wie z. B. ßenzyl- und Phenyl-Gruppen.The hydrocarbyl group R has 1 to 20 carbon atoms in its molecule. Examples of the hydrocarbyl group are alkyl groups such as B. methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-hexyl, n-octyl and isooctyl groups; Cycloalkyl groups such as cyclohexyl, Cyclooctyl, methylcyclohexyl and ethylcyclohexyl groups; Aryl groups such as B. Phenyl-, ToIyI-, XyIyI-, Ethylphenyl-, n-Propylphenyl-, Isopropylphenyl-, Butylphenyl- and naphthyl groups and aralkyl groups such as B. ßenzyl and phenyl groups.
Bei der vorliegenden Erfindung können diese Hydrocarbylgruppen durch einen oder mehrere inerte Substituenten substituiert sein, die die Oxidationsreaktion nicht behindern. Beispiele für die inerten Substituenten in diesem Falle sind Hydrocarbyloxygruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen wie z. B. Methoxy-, Äthoxy-, n-Propoxy-, Isopropoxy-, n-Butoxv-, n-Octyloxy-, Cycio hexyloxv- und ähnliche Cycloassvloxy-, Phenoxy- und Benzyloxy-Gruppen: Hydrocarbyloxycarbonylgruppen wie z. B. Methoxycarbonyl-, Äthoxycarbonyl-, n-Propoxycarbonyl-, Isopropoxycarbonyl-, n-Butoxycarbonyl- und n-Octyloxycarbonyl-Gruppen; und Halogenatome wit z. B. Chlor- und Bromatome. Diese inerten Substituenten können ferner durch einen ähnlichen inerten Substituenten oder mehrere Substituen*en substituiert sein. Hydrocarbylgruppen, die durch einen oder mehrere reaktionsfähige Substituenten wie z. B. Hydroxyl-, Mercapto- und Amino-Gruppen substituiert sind, die die Oxidationsreaktion stören, sind als Hydrocarbylgruppe R ungeeignet. Die freie Hydroxyl- oder Mercapto-Gruppe übt eine selbstoxidationshemmende Wirkung aus und hindert stark den Verlauf der Oxidationsreaktion der vorliegenden Erfindung. Da ein tertiäres Kohlenstoffatom leichter als die Methylgruppe oxidiert wird, kann das Vorhandensein von einem derartigen tertiären Kohlenstoffatom die Selektivität in der Reaktion stören. Wenn z. B. ein tertiäres Kohlenstoffatom in dem Substituenten R in der Ausgangsphenoxyverbindung der oben angegebenen allgemeinen Formel mit einer Methylgruppe in der Meta-Stellung des Benzolringes vorhanden ist, die in die Formylgruppe umgewandelt werden soll und weniger reaktionsfähig als das tertiäre Kohlenstoffatom ist, wird die Selektionsrate in Bezug auf das Aldehydprodukt in der Oxidationsreaktion ernsthaft verringert. Jedoch bereitet das Vorhandensein eines derartigen tertiären Kohlenstoffatoms keine Schwierigkeiten, wenn eine Methylgnippe in de\ Para-Stellung des Benzolringes, die reaktionsfähiger ist. oxidiert wird.In the present invention, these hydrocarbyl groups can be replaced by one or more inert ones Substituents substituted that do not hinder the oxidation reaction. Examples of the inert substituents in this case are hydrocarbyloxy groups having 1 to 10 carbon atoms such as. B. methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, n-octyloxy, cyclo hexyloxv- and similar cycloassvloxy-, phenoxy- and Benzyloxy groups: Hydrocarbyloxycarbonyl groups such as. B. methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, n-propoxycarbonyl, Isopropoxycarbonyl, n-butoxycarbonyl and n-octyloxycarbonyl groups; and halogen atoms joke. B. chlorine and bromine atoms. These inert substituents can also be replaced by a similar one inert substituents or several substituents * be substituted. Hydrocarbyl groups represented by a or more reactive substituents such as. B. substituted hydroxyl, mercapto and amino groups which interfere with the oxidation reaction are unsuitable as the hydrocarbyl group R. The free hydroxyl or mercapto group exerts a self-oxidation-inhibiting effect and strongly prevents the course of the Oxidation reaction of the present invention. Because a tertiary carbon atom is lighter than the methyl group is oxidized, the presence of such a tertiary carbon atom can reduce the selectivity in interfere with the reaction. If z. B. a tertiary carbon atom in the substituent R in the starting phenoxy compound of the general formula given above with a methyl group in the meta position of the benzene ring is present, which is to be converted into the formyl group and is less reactive than the tertiary carbon atom, the rate of selection with respect to the aldehyde product in the Oxidation reaction seriously reduced. However, the presence of such a tertiary carbon atom prepares no trouble if a methyl group in the \ Para position of the benzene ring, the is more responsive. is oxidized.
In den in der vo, liegenden Erfindung als Ausgangsi.iaierial verwendeten Ring-methylierten Phenoxyverbindungen können zwei oder mehrere Methylgruppen in dem Benzulkern vorhanden sein, hi diesem Falle weisen diese Methylgruppen jedoch die Neigung auf. in der folgenden Ordnung oxidiert zu werden: Para-, Ortho- und Meta-Stellung zu dem Substituenten R-O-. So werden die Ausgangsphenoxyverbindungen, die eine Methylgfuppe in der Para=5tellung ihres Benzolkerns besitzen, selektiv in der p-Methylgruppe oxidiert, um p-Formylphenoxyprodukte zu bilden, in ähnlicher Weise werden Ausgangsmaterialien, die keine Methyl· gruppe in der Para-Stellung an ihrem Benzolkern aufweisen, jedoch zwei Methylgruppen in den Ortho- und Meta^Stellungen besitzen, bevorzugt in derIn the ring-methylated phenoxy compounds used as starting materials in the present invention, two or more methyl groups can be present in the benzene nucleus, but in this case these methyl groups have a tendency. being oxidized in the following order: para, ortho and meta to the substituent RO-. Thus, the Ausgangsphenoxyverbindungen which have a Methylgfuppe in the para = 5tellung its benzene nucleus, selectively oxidized in the p-methyl group to form p-Formylphenoxyprodukte, in a similar manner, starting materials not methyl ethyl group in de r para position on have their benzene nucleus, but have two methyl groups in the ortho and meta ^ positions, preferably in the
Ortho-Methylgruppe oxidiert, um o-Formyl-m-MethyU Produkte vorherrschend zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Mono-Formyl-Produkte in einer hohen Ausbeute und mit einer hohen Selektionsrate von methylierten Phenoxyausgangsmaterialien, die wenigstens zwei Methylgruppen an ihrem Benzolkern tragen, durch geeignete Steuerung der Reaktionsbedingungen hergestellt werden. Obgleich auch Diforrnylprodukte von den Dimethyl- oder Trimethyl-Ausgangsmaterialien hergestellt werden können, sind die Ausbeute und die Selektionsrate in diesem Falle so schlecht, daß sich keine Nutzung in industriellen Maßstab lohnt. Das ist auf den Grund zurückzuführen, daß die zuerst durch Oxidation von einer Methylgruppe gebildete Formylgruppe leichter oxidierbar ist als die verbleibende Methylgruppe oder die verbleibenden Methylgruppen und so vor der Oxidation der verbleibenden Methylgruppe bzw. der verbleibenden Methylgruppen zur Formyigruppe bzw. zu Formylgruppen selbst zur Carboxylgruppe oxidiert wird. Dementsprechend wird die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise auf die Herstellung von Mono-Formyl-Produktion in industriellem Maßstab angewendet. In dem Falle, daß Ausgangsmaterialien. die mehrere Methylgruppen aufweisen, verwendet werden, kann !as Mono-Formyl-Produkt ausschließlich durch geeignete Steuerung der Reaktionszeit daraus hergestellt werden.Ortho-methyl group oxidizes to o-formyl-m-methyU To make products predominant. According to the present invention, mono-formyl products in a high yield and with a high selection rate of methylated phenoxy starting materials, the carry at least two methyl groups on their benzene nucleus by appropriately controlling the reaction conditions getting produced. Although also diformyl products from the dimethyl or trimethyl starting materials can be produced, the yield and the selection rate in this case are so bad that it is not worth using on an industrial scale. This is due to the reason that the formyl group first formed by oxidation of a methyl group is more easily oxidizable than that remaining methyl group or the remaining methyl groups and so before the oxidation of the remaining Methyl group or the remaining methyl groups to formyl group or to formyl groups itself is oxidized to the carboxyl group. Accordingly, the present invention becomes advantageous on the production of mono-formyl production in applied on an industrial scale. In the event that starting materials. which have several methyl groups, can only be used as a mono-formyl product through suitable control of the Response time can be made from it.
Beispiele für die methylierten Phenoxyverbindungen, die als Ausgangsmatenalien für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, umfassen:Examples of the methylated phenoxy compounds used as starting materials for the inventive Procedures used include:
Tolyoloxymethan (oder Methoxytoluol),
Tolyloxyäthan (oder Äthoxytoluol),
Tolyloxy-n-propan (oder n-PropoxytoIuol),
Tolyloxyisopropan (oder Isopropoxytoiuol),
Tolyloxy-n-Butan (oder n-Butoxytoluol),
Tolyloxy-isobutan (oder Isobutoxytoluol),
TolyloxycyclohexanTolyoloxymethane (or methoxytoluene),
Tolyloxyethane (or ethoxytoluene),
Tolyloxy-n-propane (or n-propoxytoIuene),
Tolyloxyisopropane (or isopropoxytoiuol),
Tolyloxy-n-butane (or n-butoxytoluene),
Tolyloxy-isobutane (or isobutoxytoluene),
Tolyloxycyclohexane
(oder Cyclohexyloxytoluol).
Tolyloxymethylcyclohexan(or cyclohexyloxytoluene).
Tolyloxymethylcyclohexane
(oderMethylcyclohexyloxytoiuol),
Tolyloxybenzol (oder Phenoxytoluol),
Tolyloxytoluol (oder Ditolyläther).
Xyloxymethan (oder Methoxyxylol),
Xyloxyäthan (oder Äthoxyxylol).
Xyloxy-n-propan (oder n-Propoxyxylol),
Xyioxyisopropan (oder Isopropoxyxylol),
Xyloxy-n-Butan (oder n-Butoxyxylol),(or methylcyclohexyloxytoiuol),
Tolyloxybenzene (or phenoxytoluene),
Tolyloxytoluene (or ditolyl ether).
Xyloxymethane (or methoxyxylene),
Xyloxyethane (or ethoxyxylene).
Xyloxy-n-propane (or n-propoxyxylene),
Xyioxyisopropane (or isopropoxyxylene),
Xyloxy-n-butane (or n-butoxyxylene),
15 Xyloxycyclohexan (oder Cyclohexyloxyxylol),
Xyloxybenzol (oder Phenoxyxylol),
Xyloxytoluol (oder Tolyloxyxylol),
Mesityloxymethan (oder Metnoxymesitylen),
Mesityloxyäthan (oder Äthoxyrnesitylen),
Mesityloxy-n-propan 15 xyloxycyclohexane (or cyclohexyloxyxylene),
Xyloxybenzene (or phenoxyxylene),
Xyloxytoluene (or tolyloxyxylene),
Mesityloxymethane (or metnoxymesitylene),
Mesityloxyethane (or ethoxyrnesitylene),
Mesityloxy-n-propane
(oder n-propoxymesitylen),
Mesityloxy*n*butan (oder n-Buiöxymesiiylen),
Mesitylolöxyeyclohexan(or n-propoxymesitylene),
Mesityloxy * n * butane (or n-Buiöxymesiiylen),
Mesityloloxyeyclohexane
(oder Cyclohexyloxymesitylen),
Mesityloxybenzol (oder Phenoxymesitylen),
Mesityloxytoluol (oder Tolyloxymesitylen),
Methoxyphenyl-tolyl-äther.
Phenoxyphenyltolyläther.
Methoxycarbonylphenyl-tolyläther.
Methoxyäthyltolyläther und
Methoxycarbonyläthyltolyläther.(or cyclohexyloxymesitylene),
Mesityloxybenzene (or phenoxymesitylene),
Mesityloxytoluene (or tolyloxymesitylene),
Methoxyphenyl tolyl ether.
Phenoxyphenyl tolyl ether.
Methoxycarbonylphenyl tolyl ether.
Methoxyäthyltolyläther and
Methoxycarbonyl ethyl tolyl ether.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden, aber das letztere kontinuierliche Verfahren, bei dem die Steuerung der Reaktionstemperatur leicht ist, ist wünschenswert im Hinblick auf die Tatsache, daß die Reaktion innerhalb einer kurzen Zeitdauer fertiggestellt wird, um das Aldehydprodukt mit einer guten Ausbeute zu synthetisieren, und daß die Oxidationsreaktion selbst in hohem Maße exotherm verläuft, und im Hinblick auf die Tatsache daß eine übermäßig höhere Reaktionstemperatur eine Verringerung der Selektionsrate in BezugThe process of the present invention can be carried out batchwise or continuously, but the latter is a continuous process in which control of the reaction temperature is easy desirable in view of the fact that the reaction is completed in a short period of time is to synthesize the aldehyde product with a good yield, and that the oxidation reaction itself is highly exothermic, and in view of the fact that an excessively higher reaction temperature a reduction in the selection rate in relation
jo auf das Aldehydprodukt mit sich bringtjo brings on the aldehyde product
Abtrennung und Aufbereitung des hergestellten Aldehydproduktes, des Katalysators, des Lösungsmittels und der nicht umgesetzten Ausgangsmaterialien von der Reaktionsmischung werden durch Verfahren vorgenommen, die dem Fachmann bekannt sind. Zum Beispiel kann das Aldehydprodukt leicht mit einer hohen Ausbeute dadurch erhalten werden, daß die niedere Fettsäure in der Reaktionsmischung durch Destillation unter verringertem Druck entfernt wird, einSeparation and processing of the aldehyde product produced, the catalyst, the solvent and the unreacted starting materials from the reaction mixture are obtained by processes made known to those skilled in the art. For example, the aldehyde product can easily be mixed with a high yield can be obtained by removing the lower fatty acid in the reaction mixture Distillation is removed under reduced pressure, a
■»ο Lösungsmittel wie z. B. Toluol zu dem Destillationsrest hinzugegeben wird, die Mischung der Zentrifugalabtrennung unter Abkühlen unterworfen wird, um dadurch den Katalysator zu entfernen, und dann die restliche Flüssigkeit unter verringertem Druck destilliert wird.■ »ο solvents such as B. toluene to the distillation residue is added, the mixture is subjected to centrifugal separation with cooling to thereby remove the catalyst, and then the remaining liquid is distilled under reduced pressure.
Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die jedoch den Umfang der Erfindung in keiner Weise begrenzen sollen.The present invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments however, they are not intended to limit the scope of the invention in any way.
In einen 300 ml Edelstahlautoklaven, der mit einem Rührwerk, einem Thermometer und einem Gaseinlaß ausgestattet war, wurden 30 g p-MethoxytoIuoI, 184 g Essigsäure und 12,0 g Kobaltacetattetrahydrat gegeben. Die fiüssige Mischung warde auf 90 bis 120" C gehalten, während sie heftig gerührt wurde. Von einem Drucktank wurde gasförmiger Sauerstoff durch eine Druckreguliereinrichtung in den Autoklaven eingeleitet und der Druck des Sauerstoffs wurde auf 60 bar gehalten. Sobald der gasförmige Sauerstoff eingeleitet war, trat eine heftige Oxidationsreaktion ein, so daß es schwierig war, die Reaktionstemperatur in einem definierten Temperaturbereich zu halten. Es wurde jedoch äußerste Sorgfalt angewendet, um die Reaktionstemperatur so definiert wie möglich zu halten, und die Menge an verbrauchtem Sauerstoff wurde grob aus der Abnahme des Sauerstoffdruckes in dem Sauerstoffdrucktank berechnet Zu der Zeit, als fast die -erforderliche Menge an Sauerstoff absorbiert war. wurde der Reaktor schnell abgekühlt, um die Reaktion zu stoppen. Das Reaktionsprodukt wurde über Gaschromatographie analysiert Ein Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 1 angegeben. Ein in der Gaschromatographie bei erhöhten Temperaturen verwendetes Säulenmaterial war mit Silan behandelte Diatomen Erde auf dem sich 10 Gew.-°/o Silikonöl befanden. Dieses Verfahren zur Analyse war üblich für all die Beispiele. Das Verfahren für die Oxidationsreaktion in den folgenden Beispielen war völlig identisch mit dem in diesem Beispiel verwendeten, mit der Aufnahm» von Beispiel 14, bei dem ein Durchflußsystem verwendet wurdeInto a 300 ml stainless steel autoclave equipped with a stirrer, thermometer and gas inlet were placed 30 g of p-methoxyethylene, 184 g of acetic acid and 12.0 g of cobalt acetate tetrahydrate. The liquid mixture was kept at 90 to 120 ° C. while it was stirred vigorously. From a pressure tank, gaseous oxygen was introduced into the autoclave through a pressure regulator and the pressure of the oxygen was kept at 60 bar entered a violent oxidation reaction so that it was difficult to keep the reaction temperature within a defined temperature range, however, extreme care was taken to keep the reaction temperature as defined as possible, and the amount of oxygen consumed became roughly from the decrease in oxygen pressure in the oxygen pressure tank calculated At the time when almost the required amount of oxygen was absorbed, the reactor was rapidly cooled to stop the reaction. The reaction product was analyzed by gas chromatography Gas chromatography at elevated tempera The column material used was silane-treated diatomaceous earth on which there was 10% by weight of silicone oil. This method of analysis was common for all of the examples. The procedure for the oxidation reaction in the following examples was completely identical to that used in this example, with the inclusion of Example 14 using a flow-through system
3*)3 *)
115 126
115 145
120- 134
91 98115 126
115 145
120-134
91 98
ίοίο
2.8
2.1
3,5
8,02.8
2.1
3.5
8.0
89.8 51.8 98.6 18.989.8 51.8 98.6 18.9
71.2
70.2
35.3
47.871.2
70.2
35.3
47.8
*) Bei diesem Experiment vtfiicf die Reaktion so tibcrinnBip. daß die Selefclionsrufe für p-Methoxybenzaldehyd verringert war.*) In this experiment, the reaction is so tibcrinnBip. that the Selefclion calls for p-methoxybenzaldehyde was decreased.
In die in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur wurden 70 g p-Methoxytoluol, 172 g Essigsäure und 14,0 g Kobaltacetattetrahydrat gegeben. Die Oxidaiiunsrcukiiöii würde in der gleichenInto the reaction apparatus described in Example 1 70 g of p-methoxytoluene, 172 g of acetic acid and 14.0 g of cobalt acetate tetrahydrate were added. The Oxidaiiunsrcukiiöii would be in the same
Beispiel 1 beschrieben durchgeführt. Da der Zweck dieses Beispiels war, irgendwelche Einflüsse des Sauerstoffdruckes zu untersuchen, war vorgesehen, die Reaktionstemperatur auf 1500C zu halten. In Wirklichkeit konnte die Temperatur jedoch nicht völlig auf 150° C gehalten werden wegen einer heftigen exothermen Reaktion, so daß die maximale Temperatur etwa 165° C erreichte. Ein Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 2 angegeben.Example 1 described carried out. Since the purpose of this example was to evaluate any influence of the oxygen pressure was provided to maintain the reaction temperature to 150 0 C. In reality, however, the temperature could not be fully maintained at 150 ° C because of a violent exothermic reaction, so that the maximum temperature reached around 165 ° C. A result of the experiments is shown in Table 2.
In die in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur wurden 70 g p-Methoxytoluol, 172 g Essigsäure und Kobaltacetattetrahydrat in einer Menge entspr. 0,01 bis 0,5 molarem Verhältnis zu dem p-Methoxytoluol gegeben. Die Oxidationsreaktion wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, um irgendwelche Einflüsse der Konzentrationen des Katalysators zu untersuchen. Der Sauerstoffdruck betrug 15 bar, und die Reaktionstemperatur wurde auf 150°C gehalten. (In Wirklichkeit erreichte die maximale Reaktionstemperatur jedoch zeitweilig bis zu etwa 165° C) Ein Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 3 angegeben.In the reaction apparatus described in Example 1, 70 g of p-methoxytoluene, 172 g of acetic acid and Cobalt acetate tetrahydrate in an amount corresponding to 0.01 to 0.5 molar ratio to the p-methoxytoluene given. The oxidation reaction was carried out in the same manner as described in Example 1 to to investigate any influences of the concentrations of the catalyst. The oxygen pressure was 15 bar, and the reaction temperature was kept at 150 ° C. (In reality it reached the maximum Reaction temperature, however, temporarily up to about 165 ° C) A result of the experiments is shown in Table 3 specified.
*) X = Kobaltacetattetrahydrat Co(CH3CO2), - 4H2O*) X = cobalt acetate tetrahydrate Co (CH 3 CO 2 ), -4H 2 O
j- = p-Methoxytoluol H3C - C6H1 - 0(CH3) (p-Stellung) **) Der Versuch wurde unter einem Druck von 10 bar Sauerstoff durchgeführt.j- = p-methoxytoluene H 3 C - C 6 H 1 - 0 (CH 3 ) (p-position) **) The experiment was carried out under a pressure of 10 bar oxygen.
In diesem Beispiel wurden Einflüsse der Konzentrationen des Katalysators im Falle des Wechsels des Mischungsverhältnisses von p-Methoxytoluol zu Essigsäure untersucht. In die gleiche in Beispiel 1 beschriebene EeafctionsapparaiuT wurden 7ugp-Methöxytoluol, 60 g Essigsäure und eine vorgegebene MengeIn this example, influences of the concentrations of the catalyst in the case of changing the mixing ratio of p-methoxytoluene to acetic acid examined. In the same in example 1 EeafctionsapparaiuT described were 7ugp-Methöxytoluol, 60 g of acetic acid and a predetermined amount
Kobaltacetattetrahydrat gegeben. Die Reaktion wurde in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie sie in Beispiel 3 beschrieben ist. Nach einer zweistündigenGiven cobalt acetate tetrahydrate. The reaction was carried out in a manner similar to that described in Example 3 is described. After a two hour
Reaktion der Mischung wurde das Produkt der Analyse unterworfen, wobei ein Ergebnis, wie es in Tabelle 4 angegeben ist, erhalten wurde.For reaction of the mixture, the product was subjected to analysis, with a result as shown in Table 4 is specified, has been obtained.
(E JCp.(E JCp.
No.No.
X Y molares
VerhältnisXY molars
relationship
fccaklionsralc von p-Metlioxyloliiol Sclcklionsnilc fürfccaklionsralc of p-Metlioxyloliiol Sclcklionsnilc for
p-Methoxybcnzaldchydp-methoxybenzaldehyde
36 36 41 50 45 46 47 *) In diesen [-xpenmenten löste sich der Katalysator nicht völlig in der Reaklionsriüssigkeil36 36 41 50 45 46 47 *) In these [-expenmenten the catalyst did not completely dissolve in the Reaklionsriüssigkeil
■ Beispiel5■ Example5
In die in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur wurden 70 g p-MethoxytoIuol, 21g Essigsäure und 14,0 g Köbaltacetattetrahydrat gegeben. Die Mischung wurde 2 Stunden lang bei verschiedenen Reaktionstem-In the reaction apparatus described in Example 1 were 70 g of p-MethoxytoIuol, 21g of acetic acid and Given 14.0 g of cobalt acetate tetrahydrate. The mixture was stirred for 2 hours at different reaction tem-
peraturen zur Reaktion gebracht, während der Saueron clnfMrlirlf auf 1^i Kar cjf*ha\tt*n ιι/ιι,τΙα ktttnrttnA "j»»» heftigen exothermen Reaktion wurde die maximale Reaktionstemperatur 10 bis 150C höher als der vorherbestimmte Temperaturpunkt. Ein Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 5 angegeben. Temperatures brought to reaction, while the Saueron clnfMrlirlf to 1 ^ i Kar cjf * ha \ tt * n ιι / ιι, τΙα ktttnrttnA "j» »» violent exothermic reaction, the maximum reaction temperature was 10 to 15 0 C higher than the predetermined temperature point. A result of the experiments is shown in Table 5.
In die gleiche in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsap- -to paratur wurden 30 g p-Methoxytoluol, 12,0 g Köbaltacetattetrahydrat und verschiedene Arten Lösungsmittel in einer Menge entsprechend 10 molarem Verhältnis zu dem verwendeten p-Methoxytoluol gegeben. Die Reaktion wurde unter einem Sauerstoffdruck, der auf 60 bar gehalten wurde, und bei einer Reaktionstemperatur von 130° C durchgeführt, (in Wirklichkeit reichte die maximale Temperatur jedoch bis zu etwa 145° C), wobeiIn the same reaction ap- -to described in Example 1 30 g of p-methoxytoluene and 12.0 g of Koebalt acetate tetrahydrate were used and various kinds of solvents in an amount corresponding to 10 molar ratio given to the p-methoxytoluene used. The reaction was carried out under an oxygen pressure that was up to 60 bar was maintained, and carried out at a reaction temperature of 130 ° C, (in reality the maximum temperature, however, up to about 145 ° C), whereby
ein Ergebnis erhalten wurde, wie es in Tabelle 6 angegeben ist. In dem Fall, wenn eine Mischung aus Lösungsmitteln verwendet wurde, wurde die gesamte Menge an Lösungsmitteln auf ein molares Verhältnis von 10 zu dem verwendeten p-Methoxytolu^l eingestellt Im Falle der Verwendung von Essigsäureanhydrid wurde deren Menge in Werten von Essigsäure berechnet. Mit anderen Worten, wenn Essigsäureanhydrid allein verwendet wurde, entsprach ihre Menge einem molaren Verhältnis von 5 zu dem verwendeten Methoxytoluol.a result as shown in Table 6 was obtained. In the case when a mix of Solvents was used, the total amount of solvents was based on a molar ratio set from 10 to the p-methoxytolu ^ l used In the case of using acetic anhydride, its amount was given in terms of acetic acid calculated. In other words, when acetic anhydride was used alone, their amount was the same a molar ratio of 5 to the methoxytoluene used.
*) Diese Experimente wurden unter einem SauerstcfTdruck, der auf 50 bar gehalten wurde, und bei einer Reaktionstemperatur von*) These experiments were carried out under an oxygen pressure, which was kept at 50 bar, and at a reaction temperature of
1500C durchgeführt.150 0 C carried out.
**) Bei diesem Experiment verlief die Reaktion so übermäßig, daß dfe Selektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd verringert war. ***) Dieses Experiment wurde unter einem Saüerstoffctrucfc durchgeführt, der auf 5 bar gehalten wurde.**) In this experiment, the reaction was so excessive that the selection rate for p-methoxybenzaldehyde was reduced. ***) This experiment was carried out under an oxygen pressure which was kept at 5 bar.
In dip. gleiche, in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur wurden 30 g p-Methoxytoluol, eine vorgegebe- r> fie Menge eines Lösungsmittels und eine vorgegebene Konzentration eines Kobaltsalzkatalysators gegeben. Die Oxidationsreaktion wurde unter einem Sauerstoffdruck, der auf 5Ö bar gehalten wurde, und bei einer Reaktionstemperatur von 13O0C durchgeführt, wobei ein Ergebnis erhalten wurde, wie es in Tabelle 7In dip. same reaction apparatus described in Example 1, 30 g of p-methoxytoluene, given a predefined r> fie amount of a solvent and a predetermined concentration of a cobalt salt catalyst. The oxidation reaction was carried out under an oxygen pressure was maintained at 5 NC bar, and at a reaction temperature of 13O 0 C, whereby a result was obtained as shown in Table 7
angegeben ist. Tabelle 7 zeigt ebenfalls als Vergleichsbeispiele die erhaltenen Daten in dem Falle, daß die niedere Fettsäure oder ein Anhydrid derselben nicht vorhanden war. Wie aus der Tabeile hervorgeht, bewirkt das Fehlen der niederen Fettsäure odor eines Anhydrids derselben eine bemerkenswerte Verringerung der Ausbeute an p-Methoxybenzaldehyd.is specified. Table 7 also shows, as comparative examples, the data obtained in the case that the lower fatty acid or an anhydride thereof was not present. As can be seen from the table, the absence of the lower fatty acid or anhydride causes a remarkable reduction thereof the yield of p-methoxybenzaldehyde.
Exp.
No.Exp.
No.
Lösungsmittel*1)Solvent * 1 )
Katalysator*')Catalyst*')
Reaktionszeit (min) Reaktionsrate von
p-Mellioxytoluol
I %)Response time (min) Response rate from
p-mellioxytoluene
I%)
Sclcklionsraic für p-Melhoxy benzaldehyd lSclionsraic for p-melhoxy benzaldehyde l
Essigsäure (5)
+■ Ben/ui (7.55
Essigsäure (3.5)
+ Benzol (9)
Essigsäure (3.5)
+ Chlorbenzol (Acetic acid (5)
+ ■ Ben / ui (7.55
Acetic acid (3.5)
+ Benzene (9)
Acetic acid (3.5)
+ Chlorobenzene (
Co(OAc),*-)Co (OAc), * -)
H'.iiH'.ii
Co(OAc), (0.14) + Co-N*') (0.06) Co(OAc),*-') (0.14) + Co-N* 1I (0.06)Co (OAc), (0.14) + Co-N * ') (0.06) Co (OAc), * -') (0.14) + Co-N * 1 I (0.06)
(Vergleichsbcispiele)(Comparative examples)
Benzol (101 Co-N*')Benzene (101 Co-N * ')
Benzol (10)Benzene (10)
Kobaltacelylacetonat (0.2)Cobalt acelylacetonate (0.2)
2.0 18.5 23.02.0 18.5 23.0
150 18.0 76.4150 18.0 76.4
24.4
44.224.4
44.2
8.0
13.98.0
13.9
29.2 39.7 47.429.2 39.7 47.4
10.0 18.210.0 18.2
*') Die Zahlen in Klammern bezeichnen eine Menge des zugegebenen Lösungsmittels oder Katalysators in Werten des molaren* ') The numbers in brackets denote the amount of the added solvent or catalyst in molar values
Verhältnisses /u dem Ausgangs-p-Mcthoxytoluol.
*!) Kobaltacetattctrahydrat
*·') Kobaltnaphthenat.Ratio / u to the starting p-methoxytoluene. * ! ) Cobalt acetate tetrahydrate
* · ') Cobalt naphthenate.
In die in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur Sauerstoffdruck, der auf 50 bar gehalten wurde, und beiIn the reaction apparatus described in Example 1, oxygen pressure, which was kept at 50 bar, and at
wurden 30 g p-MethoxytoluoI, 184 g Essigsäure und ein 40 einer Reaktionstemperatur von 1500C durchgeführt,30 g of p-methoxytoluene, 184 g of acetic acid and a reaction temperature of 150 ° C. were carried out,
Acetat von verschiedenen Metallarten in einer Menge wobei ein Ergebnis, wie es in Tabelle 8 angegeben ist,Acetate of various kinds of metals in an amount with a result as shown in Table 8
entspr. 0,2 molarem Verhältnis zu dem p-Methoxytoluol erhalten wurde, gegeben. Die Oxidationsreaktion wurde unter einemcorresponding to 0.2 molar ratio to the p-methoxytoluene was obtained, given. The oxidation reaction was under one
F.xp.
No.F.xp.
No.
Metallmetal
j
4*)j
4 *)
Manganmanganese
Nickelnickel
Chromchrome
Manganmanganese
Nickelnickel
*) Bei diesem Experiment wurden anstelle von Essigsäure 209 g Essigsaureanhydrid %'envendet, während*) In this experiment, 209 g of acetic anhydride% 'were used instead of acetic acid, while
die Menge an p-Methoxytoluol auf 20 g verringert wurde.
**) Bei diesem Experiment wurde anstelle von Essigsäure eine Mischung aus 59 g Essigsäureanhydrid undthe amount of p-methoxytoluene was reduced to 20 g.
**) In this experiment, instead of acetic acid, a mixture of 59 g of acetic anhydride and
92 g Essigsäure verwendet.92 g acetic acid used.
Die Oxidation von p-Methoxytoluol wurde unter Verwendung von Essigsäure, Essigsäureanhydrid oder einer Mischung von Essigsäure und Benzol als Lösungsmittel undThe oxidation of p-methoxytoluene was carried out using acetic acid, or acetic anhydride a mixture of acetic acid and benzene as a solvent and
Nickelacetattetrahydrat [Ni(CH3CO2)Z - 4H2O],Nickel acetate tetrahydrate [Ni (CH 3 CO 2 ) Z - 4H 2 O],
Manganacetattetrahydrat[Mn(CH3CO2)2 ■ 4H2O]Manganese acetate tetrahydrate [Mn (CH 3 CO 2 ) 2 ■ 4H 2 O]
oderor
Chromacetatmonohydrat[Cr(CH3CO2)3 · H2O]Chromium acetate monohydrate [Cr (CH3CO2) 3 · H 2 O]
als Katalysator durchgeführt Unter Verwendung der gleichen in Beispiel 1 beschriebenen Reaktionsapparatur und unter Veränderung der molaren Verhältnisse des Lösungsmittels und des Katalysators zu dem Ausgangs-p-MethoxytoluoI wurde eine Reihe von Experimenten unter den folgenden vorherbestimmten Reaktionsbedingungen durchgeführt:carried out as a catalyst using the same reaction apparatus described in Example 1 and changing the molar ratios of the solvent and the catalyst to the Starting p-methoxytoluoI was a series of Experiments performed under the following predetermined reaction conditions:
Volumen der Reaktionsflüssigkeit 200 cm3 Volume of the reaction liquid 200 cm 3
Sauerstoffdruck 50 barOxygen pressure 50 bar
Reaktionstemperatur 160° CReaction temperature 160 ° C
Ein Ergebnis
angegeben,A result
specified,
der Experimente ist in Tabelle 9of the experiments is in Table 9
ti' ti1 ■C hrcin
ti ' ti 1 ■
Chr.) η ι *. * 'i
Chr.) Η
*) Die Zahlen in Klammern geben eine Menge des zugegebenen Losungsmiiiels oder Katalysators in molaren Verhältniswerlen zu dem AuNgangvp-Methoxytoluol an*) The numbers in brackets indicate an amount of the added solution or catalyst in molar proportions the starting point methoxytoluene
Oxidation von p-Methoxytoluol wurde in der gleichen Weise durchgeführt wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Mischung von 100 g Essigsäure 50 g Essigsäureanhydrid und 30 g Propionsäure als Lösungsmittel anstelle von Essigsäure verwendet wurde und daß eine Mischung von 10,0 g Kobaltacetattetrahydrat und 10,0 g Nickelacetattetrahydrat als Katalysator verwendet wurde. Obgleich die Reaktion bei einer Reaktionstemperatur von 1200C durchgeführt wurde, erreichte die maximale Temperatur bis zu 1300C was auf eine heftige exotherme Reaktion zurückzuführen war. Nachdem 23 Minuten vergangen waren, erreichte die absorbierte Sauerstoffmenge einen erforderlichen Wert Das Reaktionsgefäß wurde dann schnell abgekühlt, und das flüssige Produkt wurde der Analyse unterworfen, wobei gefunden wurde, daß die Reaktionsrate von p-Methoxytoluol 573% und die Selektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd 623 Mol-% betrug.Oxidation of p-methoxytoluene was carried out in the same manner as described in Example 1, with the exception that a mixture of 100 g of acetic acid, 50 g of acetic anhydride and 30 g of propionic acid was used as the solvent in place of acetic acid and that a mixture of 10.0 g of cobalt acetate tetrahydrate and 10.0 g of nickel acetate tetrahydrate were used as the catalyst. Although the reaction was carried out at a reaction temperature of 120 ° C., the maximum temperature reached up to 130 ° C., which was due to a violent exothermic reaction. After 23 minutes passed, the amount of oxygen absorbed reached a required value. The reaction vessel was then rapidly cooled and the liquid product was subjected to analysis to find that the reaction rate of p-methoxytoluene was 573% and the selection rate for p-methoxybenzaldehyde was 623 Mol%.
Mit der Ausnahme, daß eine Mischung von 3,0 g Manganacetattetrahydrat, 1.0 g Chromacetatmonohydrat und 1,0 g Nickelacetattetrahydrat als Katalysator anstelle von Kobaltaeetattetrahydrat wie in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde Oxidation von p-Methoxytoluol in der gleichen Welse, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, unter einem auf 40 bar gehaltenen Sauerstoffdruck und bei einer Reaktionstemperatur von 150° C durchgeführt Als die erforderliche Menge Sauerstoff nach dem Verlauf von 17 Minuten absorbiert worden war, wurde das Reaktionsgefäß schnell abgekühlt und das Reaktionsprodukt der Analyse unterworfen, wobei gefunden wurde, daß die Reaktionsrate von p-Methoxytoluol 49,5% und die Selektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd 39,1 Mol-% betrug.With the exception that a mixture of 3.0 g of manganese acetate tetrahydrate, 1.0 g of chromium acetate monohydrate and 1.0 g of nickel acetate tetrahydrate as a catalyst instead of cobalt acetate tetrahydrate as in Example 1 Oxidation of p-methoxytoluene was used in the same manner as described in Example 1 is, under an oxygen pressure maintained at 40 bar and carried out at a reaction temperature of 150 ° C When the required amount of oxygen was absorbed after the lapse of 17 minutes, was the reaction vessel cooled rapidly and the reaction product subjected to analysis, being found became that the reaction rate of p-methoxytoluene was 49.5% and the selection rate for p-methoxybenzaldehyde Was 39.1 mol%.
Mit der Ausnahme, daß o- oder m-MethoxytoluoI anstelle von p-Methoxytoluol in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde die Reaktion in der gleichen wie in Beispiel 1 beschriebenen Weise unter einem auf 50 bar gehaltenen Sauerstoffdruck und bei einer Reaktionstemperatur von 125° C durchgeführt Im Falle der Oxidation von o-Methoxytoluol, die eine Reaktionszeit von 154 Minuten erforderte, betrug die ReaktionsrateWith the exception that o- or m-MethoxytoluoI was used in place of p-methoxytoluene in Example 1, the reaction was carried out in the same manner as in FIG Example 1 described manner carried out under an oxygen pressure maintained at 50 bar and at a reaction temperature of 125 ° C. In the case of Oxidation of o-methoxytoluene taking a reaction time of 154 minutes, the reaction rate was
so von o-Methoxytoluol 34,0% und die Selektionsrate für o-Methoxybenzaldehyd 56,7 Mol-%. Im Falle der Oxidation von m-MethoxytoluoI, die eine Reaktionszeit von 25 Minuten erforderte, betrug die Reaktionsrate von m-Methoxytoluol 22,8% und die Selektionsrate für m-Methoxybenzaldehyd 195 Mol-%. Wenn die Oxidationsreaktion von m-Methoxytoluol bei 150" C 4.5 Minuten lang durchgeführt wurde, betrug die Reaktionsrate derselben 375% und di« Selektionsrate für m-Methoxybenzaldehyd 35.1 Mol-%.so of o-methoxytoluene 34.0% and the selection rate for o-methoxybenzaldehyde 56.7 mol%. In case of Oxidation of m-methoxytoluene, which required a reaction time of 25 minutes, was the reaction rate of m-methoxytoluene 22.8% and the selection rate for m-methoxybenzaldehyde 195 mole percent. When the oxidation reaction of m-methoxytoluene was carried out at 150 "C for 4.5 minutes, the reaction rate was the same 375% and the selection rate for m-methoxybenzaldehyde 35.1 mol%.
Wenn in Beispiel 8 die Reaktionstemperatur 25 Minuten auf 1250Cgehalten wurde und Köbaltnaphthe-Hat als Katalysator Verwendet wurde, Wurde als Ergebnis die Reaktionsrate von p-Methoxytoluol von 37,7% und die Selektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd von 64,0 Mol-% erhalten.When the reaction temperature was 25 minutes at 125 0 Cgehalten in Example 8 and Köbaltnaphthe-Hat was used as the catalyst, the reaction rate, as a result of p-methoxytoluene of 37.7%, and the selection rate of p-methoxybenzaldehyde of 64.0 mol% obtain.
230 237/225230 237/225
Es wurde eine Oxidationsreaktion mit einem Edelstahl-Fraktioniiüi'turm durchgeführt, der mit einem Mantel von 10 rrim innerem Durchmesser und 1000 mm Höhe versehen war. Von einem Reservoir wurde Di-octylphthalat, das auf 1300C gehalten wurde, zugeführt und durch den Mantel umgepumpt, um so die Reaktionsflüssi|,jkeit auf einer definierten Temperatur zu halten. Eine flüssige Mischung, die 40 g p-Methoxytoluol, 200 g Essigsäure und 8 g Kobaltacetattetrahydrat enthielt, wurde vom unteren Teil des Fraktionierturms in diesen mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 30 ml/min einjj Eiführt Andererseits wurde Sauerstoff mit einer Durchflußgesehwindigkeit von 900 ml/min (berechnet auf Normaldruck und Temperatur) durch eine durchlöcherte Platte (50 Löcher mit einem Durchmesser vom 0,4 mm waren gleichmäßig über die gesamte Platte verteilt), die an dem unteren Teil eines Einlasses für dais flüssige Ausgangsmaterial angebracht war, eingeleitet. Der Reaktionsdruck wurde auf 50 bar gehalten, und das von dem Reaktionsgefäß entnommene Produkt wurde zu einer wassergekühlten Gastrennanlage geführt, wo die gasförmige Phase von der flüssigen Phase getrennt wurde. Eine Analyse der flüssigen Phase zeigte, daß die Reaktionsrate von p-Methoxytoluoil 73% und die Selektionsrate für p-Methoxybem aldehyd 79 Mol-% betrug.An oxidation reaction was carried out with a stainless steel fraction tower which was provided with a jacket with an internal diameter of 10 mm and a height of 1000 mm. From a reservoir Di-octyl phthalate was maintained at 130 0 C fed and circulated through the jacket so that Reaktionsflüssi | keep jkeit at a defined temperature. A liquid mixture containing 40 g of p-methoxytoluene, 200 g of acetic acid and 8 g of cobalt acetate tetrahydrate was introduced into the fractionating tower from the lower part thereof at a flow rate of 30 ml / min. On the other hand, oxygen was introduced at a flow rate of 900 ml / min ( calculated at normal pressure and temperature) through a perforated plate (50 holes with a diameter of 0.4 mm were evenly distributed over the entire plate), which was attached to the lower part of an inlet for the liquid starting material. The reaction pressure was kept at 50 bar, and the product removed from the reaction vessel was fed to a water-cooled gas separation plant, where the gaseous phase was separated from the liquid phase. Analysis of the liquid phase showed that the reaction rate of p-methoxytoluoil was 73% and the selection rate for p-methoxybemaldehyde was 79 mol%.
Wenn das llüssige Ausgangsmaterial aus 40 g p-Mi thoxytoiuoll, 150 g Essigsäure, 50 g Essigsäureanhydrid, 4 g Kobultacetattetrahydrat und 4 g Manganacetattetrahydrat im diesem Experiment zusammengesetzt war, betrug die Reaktionsrate von p-Methoxytoluol 2..'% und die Si lektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd 50 Mol-%.If the liquid starting material consists of 40 g of p-Mi thoxytoiuoll, 150 g of acetic acid, 50 g of acetic anhydride, 4 g cobult acetate tetrahydrate and 4 g manganese acetate tetrahydrate was composed in this experiment, the reaction rate was p-methoxytoluene 2 .. '% and the Si lection rate for p-methoxybenzaldehyde 50 mole percent.
In dem Falle, daß die Oxidationsreaktion ähnlich mit einem flüssigen Ausgangsmaterial, das aus 40 g p-Methoxytoluol, 200 g 10gew.-%iger wäßriger Essigsäure und 20 g Kobaltacrtattetrahydrat zusammengesetzt war.In the event that the oxidation reaction is similar with a liquid starting material consisting of 40 g of p-methoxytoluene, 200 g of 10% strength by weight aqueous acetic acid and 20 g of cobalt acetate tetrahydrate was composed.
durchgeführt wurde, betrug die Reaktionsrate von p-Methoxytoluol 40% und die Selektionsrate für p-Methoxybenzaldehyd 73 Mol-%.was carried out, the reaction rate of p-methoxytoluene was 40% and the selection rate for p-methoxybenzaldehyde 73 mole percent.
Zu 1,5 Mol p-Cresol wurden 1 Mol KOH, 1 Mol verschiedene Arten kommerziell erhältlicher Brom-Kohlenwasserstoffe und eine sehr kleine Menge pulverförmiges Kupfer hinzugegeben. Die Mischung wurde gut gerührt und unter Rückfluß 2 bis 3 Stunden erhitzt, um ein Produkt der folgenden allgemeinen Formel zu synthetisieren:To 1.5 moles of p-cresol was added 1 mole of KOH, 1 mole of various types of commercially available bromine hydrocarbons and added a very small amount of powdered copper. The mixture was stirred well and refluxed for 2-3 hours to give a product of the following general terms Synthesize Formula:
15 -CH, 15 -CH,
Das Produkt wurde durch und durch mit einer wäßrigen Lösung von Alkali gewaschen und dann unter verringertem Druck destilliert, um ein Ausgangsmaterial herzustellen, das für eine Oxidationsreaktion verwendet werden sollte. Die gleiche wie in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsapparatur wurde mit 30 g eines Ausgangsmaterials der oben angegebenen allgemeinen Formel und vorgegebenen Mengen Essigsäure und Kobaltacetat beschickt. Eine Oxidationsreaktion des Ausgangsmaterials wurde unter einem auf 20 bar gehaltenen Sauerstoffdruck durchgeführt, wobei nach dem Verlauf einer bestimmten Anlaufzeit eine heftige Reaktion stattfand und die Reaktionstemperatur schnell erhöht wurde. Das Reaktionsprodukt wurde, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, der Gaschromatographie unterworfen. Ein Ergebnis hiervon ist in Tabelle 10 angegeben. Das Reaktionsprodukt wurde durch eine kombinierte Verwendung des Gaschromatographie-Massenspektroskopie Verfahrens (GC-MS method) und des kernmagnetischen Resonanzverfahrens (NMR method) identifiziert.The product was washed through and through with an aqueous solution of alkali and then under distilled under reduced pressure to produce a starting material suitable for an oxidation reaction should be used. The same as described in Example 1 reaction apparatus was with 30 g of one Starting material of the general formula given above and given amounts of acetic acid and Cobalt acetate charged. An oxidation reaction of the starting material was carried out under a pressure of 20 bar carried out maintained oxygen pressure, after the course of a certain start-up time a violent Reaction took place and the reaction temperature was increased rapidly. The reaction product was, as described in Example 1 described is subjected to gas chromatography. A result of this is shown in Table 10 specified. The reaction product was determined by a combined use of gas chromatography-mass spectroscopy Method (GC-MS method) and the nuclear magnetic resonance method (NMR method) identified.
(molares (molares temperatur(molares (molar temperature
Anlauf- Reakzeit tions-Start-up reaction time
(sek) zeit(sec) time
(sek)(sec)
10
10
10
10
13
1310
10
10
10
13th
13th
11
1311
13th
10
1010
10
0.30.3
0,010.01
0,30.3
0.30.3
0,10.1
0,050.05
0.3
0,30.3
0.3
0,3
0,20.3
0.2
155-192 165-168 158-178 170-193 161-193 155-179155-192 165-168 158-178 170-193 161-193 155-179
185-198 180-200185-198 180-200
165-199 180-202 705165-199 180-202 705
480480
435435
113113
0 35
28 380 35
28 38
Reaktionsrate CA)Response rate CA)
37.8
71,0
90,3
65,1
75,237.8
71.0
90.3
65.1
75.2
24,0
38,524.0
38.5
50,0
26,750.0
26.7
Selektionsrate für Aldehyd (MnI-Vo)Selection rate for aldehyde (MnI-Vo)
65,9
39.9
50.0
37,3
49.5
43.765.9
39.9
50.0
37.3
49.5
43.7
77.0
52,177.0
52.1
63,9
68,763.9
68.7
Fortsetzungcontinuation
Substituent RSubstituent R
(sek)(sec)
12,512.5
0,20.2
0,20.2
0,30.3
0.30.3
170-200170-200
180-200 2840180-200 2840
2020th
120120
100100
61,961.9
61,161.1
56,156.1
31,531.5
80 54,6 14,980 54.6 14.9
155-177155-177
0 90 67,9 16,80 90 67.9 16.8
+ ')Z = Essigsäure + ') Z = acetic acid
X = Co(CH1COj), 4H1OX = Co (CH 1 COj), 4H 1 O
Y' = RO-<f OY '= RO- <f O
-CH,-CH,
+ 2> Hergestellt aus Diälhylsulfat und p-Cresol nach dem in Beispiel 17 beschriebenen Verfahren +}) Kommerziell erhältliche Verbindung, die auf übliche Weise gereinigt wurde +4) Synthetisiert von p-BromtoIuol und p-Alkylphenol + 2 > Prepared from diethyl sulfate and p-cresol according to the process described in Example 17 +} ) Commercially available compound which has been purified in the usual way +4 ) Synthesized from p-bromotoluene and p-alkylphenol
+s) Synthetisiert von m-Bromtoluol und p-Athylpheno! + s ) Synthesized from m-bromotoluene and p-ethylpheno!
(Anmerkung: Methylgruppe in dieser Verbindung in Meta-Slellung vorhanden )(Note: methyl group present in this connection in meta-definition)
Methyl-substituierte Diphenyläther der allgemeinen FormelMethyl-substituted diphenyl ethers of the general formula
bei der die Stellungen 1 —5 und Γ bis 5' durch H oder CH3-Rest besetzt waren, wurden von kommerziell erhältlichen Methylphenolen und Brombenzol oder Bromtoluol nach dem in Beispiel 15 beschriebenen Verfahren synthetisiert Die entstandenen methyl-substituierten Diphenyläther wurden zufriedenstellend in einer Weise gereinigt, die ähnlich der in Beispiel 15 beschriebenen war, und dann der Oxidationsreaktion unterworfen. Ein Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 11 angegeben. Die Reaktionsprodukte wurdenin which the positions 1 - 5 and Γ to 5 'are replaced by H or CH3 residue were occupied by commercially available methylphenols and bromobenzene or Bromotoluene synthesized by the method described in Example 15 The resulting methyl-substituted Diphenyl ethers were satisfactorily purified in a manner similar to that in Example 15 was described, and then subjected to the oxidation reaction. A result of the experiments is in Table 11 given. The reaction products were
durch Toppen oder Abtrennen des Lösungsmittels von der Reaktionsmischung unter verringertem Druck, Extrahieren des Rückstandes mit Wasser und Toluol und dann Desij liieren der Toluolschicht unter verringertem Druck isoliert In all diesen Experimenten wurde die Bildung von Dialdehyden nicht beobachtet. Die Methyl-Substituenten in den Ausgangsmaterialien wurden in Fonr.ylgruppen in der Reihenfolge p-, o- und m-Stellungen zu der Stellung des KC-Substituenten umgewandelt. Die Tendenz der Umwandlung ergab sich nämlich in der Relation p- > o- > m-Stellung. Zum Beispiel wurde in dem Falle, daß das Ausgangsmaterial Methylgruppen in o- und p-Stellungen enthielt die p-Methylgruppe bevorzugt zur Formylgruppe oxidiert. In ähnlihcer Weise wurde in dem Falle, daß das Ausgangsmaterial Methylgruppen in o- und m-Stellung enthielt, die o-Methylgruppe bevorzugt zur Formylgruppe oxidiert. In Tabelle 11 ist die Gruppierung »CH3CO« einfach durch »Ac« und die Formel »H2O« als »Aq« angegeben.by topping or separating the solvent from the reaction mixture under reduced pressure, extracting the residue with water and toluene, and then desiccating the toluene layer under reduced pressure. In all of these experiments, the formation of dialdehydes was not observed. The methyl substituents in the starting materials were converted to formyl groups in the order of p, o and m positions to the position of the KC substituent. The tendency of the transformation resulted namely in the relation p->o-> m-position. For example, in the case that the starting material contained methyl groups in the o- and p-positions, the p-methyl group was preferentially oxidized to the formyl group. Similarly, if the starting material contained methyl groups in the o- and m-positions, the o-methyl group was preferentially oxidized to the formyl group. In Table 11, the grouping "CH3CO" is indicated simply by "Ac" and the formula "H 2 O" as "Aq".
Exp.
No.Exp.
No.
Stellung der
Methyl-Subst.**)Position of
Methyl subst. **)
Lösungsmittel [verwendete Menge)*) Katalysator [verwendete Mengc|*lSolvent [amount used) *) Catalyst [amount used] * l
11 111 1
11 2
Il 311 2
Il 3
11-4
11-5
li-611-4
11-5
li-6
2. .V2. .V
1.3*5
1,21.3 * 5
1.2
AcOH [5) + (AcO)2O [3] + Propionsäure [2] AcOH [5] + Benzol [7.5] AgOH [12,5]AcOH [5) + (AcO) 2 O [3] + propionic acid [2] AcOH [5] + benzene [7.5] AgOH [12.5]
AcOH[IS]AcOH [IS]
AcOH [10] + (AcO)2O [5]AcOH [10] + (AcO) 2 O [5]
Buttersäure [13] JCo(AcO)2 Butyric acid [13] JCo (AcO) 2
JNi(AcO)2 JNi (AcO) 2
Co(AcO)2 Co (AcO) 2
Mn(AeO)2 Mn (AeO) 2
Ni(AcO)2'Ni (AcO) 2 '
Cu(AcO)2 Cu (AcO) 2
Co(AcO)2 ·Co (AcO) 2
Co(AcO)2 ·Co (AcO) 2
JCo(AcO)2 ■JCo (AcO) 2 ■
[Mn(AcO)2 [Mn (AcO) 2
4Aq [0.1] 4Aq [0.1] 4Aq [0.2]4Aq [0.1] 4Aq [0.1] 4Aq [0.2]
qIJ 4Aq (0,05] 1 Aq [0,05] 4Aq [0,5] 4Aq [OJJ 4Aq [0,2] '4Aq [0,2]qIJ 4Aq (0.05] 1 Aq [0.05] 4Aq [0.5] 4Aq [OJJ 4Aq [0.2] '4Aq [0.2]
2!2!
Fortsetzungcontinuation
Stellung der
Melhyl-Subsl.**)Position of
Melhyl Subs. **)
Lösungsmittel [verwendete Menge]*) Katalysator [verwendete Menge]*)Solvent [amount used] *) Catalyst [amount used] *)
1, 2, 3'1, 2, 3 '
2, 3, 2'2, 3, 2 '
1,3,5, 1'1,3,5, 1 '
AcOH [10] AcOH [5] + Chlorbenzol [5] + Toluol [3]AcOH [10] AcOH [5] + chlorobenzene [5] + toluene [3]
AcOH [8] + (AcO),O[2]AcOH [8] + (AcO), O [2]
Co(AcO)2-4Aq [0.3] Co(AcO)3 -4Aq [0.2] Co(A-O)2-4Aq [0,3]Co (AcO) 2 -4Aq [0.3] Co (AcO) 3 -4Aq [0.2] Co (AO) 2 -4Aq [0.3]
Tabelle 11 FortsetzungTable 11 continued
Ej«p.
No.Ej «p.
No.
Reaklionstemperatur Reaction temperature
SauerstolT-Oxygen
druckpressure
(bar)(bar)
Anlaufzeit (set) Reaktionszeil
(sck)Start-up time (set) response line
(sck)
Reaktionsrale Reaction rale
Selektionsrale für AldehydSelection range for aldehyde
*) In Werten des molaren Verhältnisses zu dem verwendeten Ausgangsmaterial. **) Stellung der oder des Methyl-Substituenten in der Ausgangsverbindung.*) In values of the molar ratio to the starting material used. **) Position of the methyl substituent or substituents in the starting compound.
In 200 ml Wasser wurden 0,5 Mol Kresol und 0,5 Mol NaOH gelöst Während die Flüssigkeitstemperatur der Lösung auf 65 bis 700C gehalten wurde, wurden 0,5 Mol Diäthylsulfat tropfenweise unter heftigem Rühren über eine Zeitdauer von 15 bis 20 Minuten zu der Lösung hinzugegeben. Nach Zugabe von dem Diäthylsulfat wurde die flüssige Mischung etwa 30 Minuten lang unter Rückfluß gerührt, und die so gebildete ölige Phase wurde durch und durch mit einer 10%igen wäßrigenIn 200 ml of water, 0.5 mol of cresol and 0.5 mole of NaOH were dissolved While the liquid temperature of the solution was maintained at 65 to 70 0 C, 0.5 mole of diethyl sulfate dropwise over a period of 15 to 20 minutes with vigorous stirring added to the solution. After the addition of the diethyl sulfate, the liquid mixture was stirred under reflux for about 30 minutes, and the oily phase thus formed was thoroughly washed with a 10% aqueous
Lösung von NaOH und dann mit Wasser gewaschen, getrocknet und Destillation unter verringertem DruckSolution of NaOH and then washed with water, dried and distilled under reduced pressure
unterworfen, um Äthoxytoluol zu synthetisieren. Ein Autoildave wurde mit 30 g des so hergestellten Äthoxytoluols und vorgegebenen Mengen eines Lösungsmittels und eines Katalysators beschickt, und eine Oxidationsreaktion wurde in einer ähnlichen Weisesubjected to synthesize ethoxytoluene. A Autoildave was made with 30 g of this Ethoxytoluene and predetermined amounts of a solvent and a catalyst charged, and one Oxidation reaction was carried out in a similar manner
durchgeführt, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist Ein Ergebnis dieser Experimente ist in Tabelle 12 angegeben. performed as described in Example 1 A The result of these experiments is given in Table 12.
12 1
12 2
12 '
12 4
12-512 1
12 2
12 '
12 4
12-5
155
160
165
160155
160
165
160
170
168
171
180170
168
171
180
20 20 20 20 40 20 20 20 20 40
250 176 115 35 355250 176 115 35 355
165-171
*) In Werten des molaren Verhältnisses zu dem verwendeten AusgangsriJäleriaL
63,2
47,1
28.7
45,8
49,3165-171
*) In values of the molar ratio to the starting rule used 63.2
47.1
28.7
45.8
49.3
56.7 31.9 30.4 60,8 18,556.7 31.9 30.4 60.8 18.5
Nach dem gleichen Verfahren, wie es in Beispiel 15 beschrieben ist, vnirden Hydrocarboxytoluol-Verbtndungen Using the same procedure as described in Example 15, hydrocarboxytoluene compounds are used
6565
iiö-iiö-
von kommerziell erhältlichen Phenole» mit denof commercially available phenols »with the
folgenden Strukturformeln A' bis C und kommerziell erhältlichem p-Bromtoluol mit dem Reinheitsgrad »Spezial« nach japanischem Industriestandard (JlS-spe-following structural formulas A 'to C and commercially available p-bromotoluene with the degree of purity »Special« according to the Japanese industrial standard (JlS-spe-
cial grade) hergestellt. Die von den Phenolen A' bis C hergestellten Produkte sind jeweils entsprechend mit A bis C bezeichnet.cial grade). Those of the phenols A 'to C The products manufactured are labeled A to C, respectively.
Λ'Λ '
OC-H,OC-H,
onon
Cl-Cl-
B' OHB 'OH
OCH,OCH,
Zu 40 g der Hydrocarbyloxytoluol-Verbindung wurden 1OO g Essigsäure und 12,5 g KobaltacetatTo 40 g of the hydrocarbyloxytoluene compound were 100 g acetic acid and 12.5 g cobalt acetate
Co(CH2CO2)J · 4H5O
hinzugegeben. Eine Oxidationsreaktion wurde in einer ähnlichen Weise, wie sie in Beiipiel 1 beschrieben ist,
unter einem Sauerstoffdruck durchgeführt, der auf 50 bar gehalten wurde. Ein Ergebnis der Experimente ist
in Tabelle 13 angegeben.Co (CH 2 CO 2 ) J · 4H 5 O
added. An oxidation reaction was carried out in a manner similar to that described in Example 1, under an oxygen pressure maintained at 50 bar. A result of the experiments is shown in Table 13.
Ausgangsmaterial Reaktions- ReaktionszeitStarting material reaction- reaction time
temperaturtemperature
(0C) (sek)( 0 C) (sec)
ReaklionsmteReactionary
A
B
CA.
B.
C.
180-205 188-202 192-207180-205 188-202 192-207
CH,CH,
45 29 71 75
38
5845 29 71 75
38
58
H5C2-OH 5 C 2 -O
CH3 H5C-O-/öSCH 3 H 5 CO- / ES
ClUClU
CH3 CH3 CH 3 CH 3
Selektionsrate für AldehydSelection rate for aldehyde
61
53
4561
53
45
In ähnlicher Weise wurden die polymethylierten wurde in ähnlicher Weise unter einem auf 20 barSimilarly, the polymethylated was similarly under a pressure of 20 bar
Phenoxyverbindungen D und E durch herkömmliche gehaltenen Sauerstoffdruck durchgeführt, wobei 200 gPhenoxy compounds D and E carried out by conventional maintained oxygen pressure, with 200 g
O-Alkylierung der entsprechenden polymethylierten 45 Essigsäure als Lösungsmittel verwendet wurden. EinO-alkylation of the corresponding polymethylated 45 acetic acid were used as solvents. A
Phenole mit Diäthylsulfat und Dimethylsulfat, entspre- Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 14 angegeben, chend D und E, synthetisiert. Eine OxidationsreaktionPhenols with diethyl sulfate and dimethyl sulfate, corresponding to the result of the experiments is given in Table 14, chend D and E, synthesized. An oxidation reaction
temperatur
(0QReaction
temperature
( 0 Q
(sek)reaction time
(sec)
AldehydSelection rate for
aldehyde
140-153150-168
140-153
23053
230
62,272.4
62.2
6,7**)36.5 *)
6.7 **)
ED.
E.
*) Selektionsrate für*) Selection rate for
CHjCHj
HsC1-OHsC 1 -O
CHOCHO
**) Selefctionsrafe ffir**) Selefctionsrafe for
CHjCHj
HjC—O HjC- O
CHO CH,CHO CH,
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